回転電機の冷却構造および電動過給機
【課題】ロータを効果的に冷却することが可能な回転電機の冷却構造および該構造を含む電動過給機を提供する。
【解決手段】回転電機の冷却構造は、内部空間３１７を有するロータ３１０を備える。また、内部空間３１７とロータ３１０の外部とを連通させる孔部３１５がロータ３１０に形成されている。ここで、ロータ３１０の回転数が相対的に高い状態では、孔部３１５から内部空間３１７内の空気がロータ３１０の外部に放出され、ロータ３１０の回転数が相対的に低い状態では、孔部３１５を介して内部空間３１７にロータ３１０の外部の空気が供給される。
【解決手段】回転電機の冷却構造は、内部空間３１７を有するロータ３１０を備える。また、内部空間３１７とロータ３１０の外部とを連通させる孔部３１５がロータ３１０に形成されている。ここで、ロータ３１０の回転数が相対的に高い状態では、孔部３１５から内部空間３１７内の空気がロータ３１０の外部に放出され、ロータ３１０の回転数が相対的に低い状態では、孔部３１５を介して内部空間３１７にロータ３１０の外部の空気が供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の冷却構造および電動過給機に関し、特に、内部空間を有するロータを含む回転電機の冷却構造および該構造を含む電動過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機を有する電動過給機が従来から知られている。
たとえば、特表２００１−５２７６１３号公報（特許文献１）においては、中空シャフト内に空気を供給する空気ポンプを含み、シャフトが回転していないときでも該シャフトに空気を供給して冷却を行なう構造が開示されている。
【０００３】
特開平７−２１１９６１号公報（特許文献２）においては、シャフト内部に冷却用オイル通路が設けられ、該通路内を流れるオイルによってシャフトおよびロータを冷却するレーザ用ターボブロアが開示されている。
【０００４】
特開２００３−２３５２１０号公報（特許文献３）においては、回転軸に設けた内部空間に連通させて冷媒入口と冷媒出口とを互いに対向させて回転中心軸上に形成し、冷媒入口から冷媒を供給し、冷媒出口から冷媒を排出する回転体の冷却構造が開示されている。
【０００５】
特開平５−２５６１５５号公報（特許文献４）においては、回転電機の電動駆動時にステータの温度上昇を検知し、所定温度を超過した場合は空気圧縮機によって圧縮した空気にオイルを混ぜ、ジェット孔からロータなどに吹き付けて温度上昇を防止するようにした回転電機の保護装置が開示されている。
【０００６】
また、特開２００３−１１７７６８号公報（特許文献５）においては、圧縮空気供給手段と、オイルミスト形成手段と、オイルミストを含んだ圧縮空気を所定の噴出位置まで導く配管手段と、配管手段の先端に設けられたノズル手段とを備えたオイルミスト供給装置が開示されている。
【特許文献１】特表２００１−５２７６１３号公報
【特許文献２】特開平７−２１１９６１号公報
【特許文献３】特開２００３−２３５２１０号公報
【特許文献４】特開平５−２５６１５５号公報
【特許文献５】特開２００３−１１７７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
回転電機の使用環境や運転条件により、回転電機のロータの温度が上昇する場合がある。回転電機のロータの温度が過度に上昇すると、たとえばロータ内に永久磁石が設けられている場合、磁石が減磁して電動過給機の性能が確保できなくなる場合がある。したがって、回転電機を効果的に冷却することは重要である。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の構造では、流通する空気とシャフトとの間で熱交換が行なわれるだけであり、必ずしも十分な冷却を行なうことができない場合がある。同様に、特許文献２〜４に記載の構造によっても、必ずしも十分な冷却を行なうことができない場合がある。また、特許文献５に記載の構造は、回転電機の冷却を行なうためのものではない。
【０００９】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ロータを効果的に冷却することが可能な回転電機の冷却構造および該構造を含む電動過給機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る回転電機の冷却構造は、１つの局面では、内部空間を有するロータを備える。内部空間とロータの外部とを連通させる連通孔がロータに形成される。ロータの回転数が相対的に高い状態では、連通孔から内部空間内の空気がロータの外部に放出され、ロータの回転数が相対的に低い状態では、連通孔を介して内部空間にロータ外部の空気が供給される。
【００１１】
上記構成によれば、ロータの回転数が上昇した場合に内部空間の空気が連通孔を介してロータ外部に放出される。この際、断熱膨張作用が働き、ロータの内部空間の温度が低下する。以上の結果として、ロータの効果的な冷却が行なわれる。
【００１２】
なお、「ロータの回転数が相対的に低い状態」とは、ロータが回転していない状態を含む。
【００１３】
上記回転電機の冷却構造において、好ましくは、連通孔はロータの外周面に設けられる。
【００１４】
ロータの外周面上では、ロータ回転時の周方向速度が最も大きくなる。したがって、連通孔をロータの外周面に設けることで、連通孔外側の圧力の低下が顕著になる。この結果、連通孔を介した空気の流出による断熱膨張を促進することができるので、ロータの冷却を効果的に行なうことができる。
【００１５】
上記回転電機の冷却構造において、好ましくは、連通孔は複数形成される。ここで、１つの局面では、複数の連通孔はロータの軸方向中心に関して対称な位置に形成され、他の局面では、複数の連通孔はロータの周方向に等間隔に並ぶように形成される。
【００１６】
これにより、回転時のロータのバランスを十分に確保しながらロータの冷却を行なうことができる。
【００１７】
本発明に係る回転電機の冷却構造は、他の局面では、内部空間を有するロータと、圧縮空気を噴出する圧縮空気供給部とを備え、内部空間とロータの外部とを連通させる第１と第２の連通孔がロータに形成され、第１の連通孔は第２の連通孔よりもロータの径方向外方に設けられ、圧縮空気供給部は第２の連通孔に向かって圧縮空気を噴出する。
【００１８】
上記構成によれば、第２の連通孔からロータの内部空間に空気が供給され、内部空間の空気が第１の連通孔を介してロータ外部に放出される。この際、圧縮空気供給部での断熱膨張作用と、内部空間から空気が放出される部分での断熱膨張作用とにより、ロータの効果的な冷却が行なわれる。
【００１９】
上記回転電機の冷却構造において、好ましくは、第２の連通孔はロータの軸方向端面に設けられ、第１の連通孔はロータの外周面に設けられる。
【００２０】
ロータの外周面上では、ロータ回転時の周方向速度が最も大きくなる。したがって、内部空間の空気を放出する第１の連通孔をロータの外周面に設けることで、第１の連通孔外側の圧力の低下が顕著になる。この結果、第１の連通孔を介した空気の流出による断熱膨張を促進することができるので、ロータの冷却を効果的に行なうことができる。
【００２１】
上記回転電機の冷却構造において、好ましくは、第１と第２の連通孔はそれぞれ複数形成される。１つの局面では、複数の第１と第２の連通孔は、それぞれロータの軸方向中心に関して対称な位置に形成され、他の局面では、複数の第１と第２の連通孔は、それぞれロータの周方向に等間隔に並ぶように形成される。
【００２２】
これにより、回転時のロータのバランスを十分に確保しながらロータの冷却を行なうことができる。
【００２３】
上記回転電機の冷却構造において、好ましくは、圧縮空気供給部はオイルと空気とを混合させるエジェクタを含み、オイルミストを含む圧縮空気が第２の連通孔に向けて噴出される。
【００２４】
上記構成によれば、簡単な構成でオイルミストを含む空気を生成し、オイルミストにより冷却効果を高めることができる。
【００２５】
上記回転電機の冷却構造は、好ましくは、コイルエンドを有するステータをさらに備え、コイルエンドに向けて第１の連通孔から空気が放出される。
【００２６】
これにより、ステータのコイルエンドの冷却を行なうことができる。
本発明に係る電動過給機は、吸気側のホイールであるコンプレッサホイールと、排気側のホイールであるタービンホイールと、コンプレッサホイールおよびタービンホイールに接続された回転軸と、回転軸に固設されたロータを含む回転電機とを備え、上述した回転電機の冷却構造が上記回転電機に適用されている。
【００２７】
上記構成によれば、回転電機が効率的に冷却された電動過給機が提供される。
上記電動過給機において、好ましくは、コンプレッサホイールにより圧縮された圧縮空気が第２の連通孔に向けて噴出される。
【００２８】
これにより、圧縮空気を得るための装置を別途設けることなく、第２の連通孔に向けて圧縮空気が噴出される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、回転電機の効果的な冷却を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００３１】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態１〜３に係る回転電機の冷却構造が適用される回転電機をターボチャージャ（電動過給機）付きエンジンに組付けたシステムの概略構成を示す図である。該システムは、図１に示すように、吸気管１１０および排気管１２０を含むエンジン１００と、吸気管１１０内および排気管１２０内にホイールを含むターボチャージャ２００と、ターボチャージャ２００と同軸上に配置された磁石型電動機３００と、インバータ４００と、システム全体を制御するＥＣＵ５００とを含んで構成される。磁石型電動機３００は、回転軸の外周部に磁石を配置したロータを有する電動機である。
【００３３】
図１に示されるシステムでは、エンジン１００から排出される排気エネルギーにより、排気管１２０側のホイールであるタービンホイール１２１を回転させ、この動力によって
、吸気管１１０側のホイールであるコンプレッサホイール１１１を回転させる。このようにすることで、エンジン１００に圧縮空気を供給して、充填効率を高めることができる。上記システムでは、さらに、排気のエネルギーが十分でない場合等に、磁石型電動機３００により、タービンホイール１２１とコンプレッサホイール１１１とを連結するタービンシャフトを強制的に回転させる。磁石型電動機３００への電力は、インバータ４００から供給される。ＥＣＵ５００は、インバータ４００の動作を制御する。
【００３４】
排気管１２０には、タービンホイール１２１を避けて迂回するバイパスが設けられている。バイパスの入口近傍には、ウエイストゲートバルブ１３０が配置されている。過給の必要がない場合等においては、ウエイストゲートバルブ１３０が開弁される。
【００３５】
以上述べたように、実施の形態１〜３に係る電動過給機は、吸気側のホイールであるコンプレッサホイール１１１と、排気側のホイールであるタービンホイール１２１と、コンプレッサホイール１１１およびタービンホイール１２１に接続された「回転軸」としてのタービンシャフトと、タービンシャフトに固設されたロータを含む「回転電機」としての磁石型電動機３００とを備える。
【００３６】
（実施の形態１）
図２は、実施の形態１に係る回転電機の冷却構造が適用されるロータの断面図である。また、図３は、図２におけるIII−III断面図である。
【００３７】
図２，図３を参照して、本実施の形態に係る冷却構造が適用されるロータ３１０は、磁石型電動機３００（図１参照）に含まれるロータであって、管状部材３１１と、磁石３１２と、エンドプレート３１３と、スリーブ３１４と、孔部３１５と、内部空間３１７とを含んで構成される。
【００３８】
ロータ３１０は、タービンシャフト２１０に固設される。管状部材３１１は、たとえばチタンなどの非磁性材料で構成される。磁石３１２は、管状部材３１１の内周側に設けられる。「嵌入部材」としてのエンドプレート３１３は、たとえばチタンなどの非磁性材料で構成され、磁石とともに管状部材３１１内に嵌入される。スリーブ３１４は、たとえばチタンなどの非磁性材料で構成され、管状部材３１１の軸方向の両側に設けられる。スリーブ３１４と管状部材３１１およびエンドプレート３１３との間には、内部空間３１７が形成される。また、スリーブ３１４と管状部材３１１との間には、孔部３１５が形成される。孔部３１５が形成されることにより、内部空間３１７とロータ３１０の外部とが連通する。なお、孔部３１５は、ロータ３１０の外周面に設けられている。
【００３９】
上述した電動過給機の動作時に、ロータ３１０の温度は上昇する。ロータ３１０の温度上昇の要因としては、たとえば、高温下に曝されるタービンホイール１２１の熱がタービンシャフト２１０を介してロータ３１０に伝達することなどが挙げられる。ここで、ロータ３１０の温度がロータ３１０内に設けられた磁石３１２の熱減磁限界温度にまで上昇した場合には、磁石３１２が減磁し、電動過給機の性能が確保できなくなることが懸念される。また、ロータ３１０の温度が磁石３１２の減磁温度以下であっても、磁石３１２の磁力はその材料特有の温度係数で支配されているため、温度変化とともに磁力が変化し、回転電機の出力が低下することが懸念される。したがって、電動過給機の動作時にロータ３１０を効果的に冷却することは重要である。
【００４０】
電動過給機の動作時において、ロータ３１０は、タービンシャフト２１０とともに高速回転（たとえば２０万ｒｐｍ程度）する。このように、ロータ３１０が高速回転することにより、孔部３１５の出口付近の流速が大きくなり、その部分の圧力が大幅に低下する（ベルヌーイの定理）。これにより、内部空間３１７に閉じ込められた空気に断熱膨張作用が働く。この結果、ロータ３１０の内部の温度が低下する。なお、ロータ３１０が停止している、または、低回転の時は、ロータ３１０の外部から孔部３１５を介して内部空間３１７に空気が流入する。このように、本実施の形態においては、連通孔３１５が設けられることにより、ロータ３１０の高速回転時に、断熱膨張作用を利用してロータ３１０の冷却を行なうことができる。なお、上述の断熱膨張作用をより効果的に生じさせるために、タービンシャフト２１０、エンドプレート３１３およびスリーブ３１４の嵌合は、空気の漏れが発生しないように行なわれる。
【００４１】
ところで、ロータ３１０の外周面上では、ロータ回転時の周方向速度が最も大きくなる。したがって、孔部３１５をロータ３１０の外周面に設けることで、孔部３１５の外側の圧力の低下が顕著になる。この結果、孔部３１５を介した空気の流出による断熱膨張を促進することができるので、ロータ３１０の冷却を効果的に行なうことができる。
【００４２】
図２，図３の例では、孔部３１５は複数形成されている。図２に示すように、複数の孔部３１５は、ロータ３１０の軸方向中心に関して対称な位置に形成されている。また、図３に示すように、複数の孔部３１５は、ロータ３１０の周方向に等間隔に並ぶように形成されている。このようにすることで、回転時のロータ３１０のバランスを十分に確保しながらロータ３１０の冷却を行なうことができる。
【００４３】
本実施の形態に係る回転電機の冷却構造によれば、ロータ３１０の回転数が上昇した場合に内部空間３１７の空気が孔部３１５を介してロータ３１０の外部に放出される。内部空間３１７内の空気がロータ３１０の外部に放出される際、断熱膨張が生じる。これにより、内部空間３１７の温度が低下する。以上の結果として、ロータ３１０の効果的な冷却が行なわれる。
【００４４】
また、本実施の形態に係る回転電機の冷却構造においては、ロータ回転時の周方向速度が最も大きくなるロータ３１０の外周面に孔部３１５を設けることで、孔部３１５の外側の圧力の低下が顕著になる。この結果、孔部３１５を介した空気の流出による断熱膨張を促進することができる。
【００４５】
本実施の形態に係る回転電機の冷却構造において、複数の孔部３１５をロータ３１０の軸方向中心に関して対称な位置に形成するとともに、複数の孔部３１５をロータ３１０の周方向に等間隔に並ぶように形成することで、回転時のロータ３１０のバランスを十分に確保しながらロータ３１０の冷却を行なうことができる。
【００４６】
上述した構成について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る回転電機の冷却構造は、内部空間３１７を有するロータ３１０を備える。また、内部空間３１７とロータ３１０の外部とを連通させる「連通孔」としての孔部３１５がロータ３１０に形成されている。ここで、ロータ３１０の回転数が相対的に高い状態では、孔部３１５から内部空間３１７内の空気がロータ３１０の外部に放出され、ロータ３１０の回転数が相対的に低い状態では、孔部３１５を介して内部空間３１７にロータ３１０の外部の空気が供給される。
【００４７】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係る回転電機の冷却構造を示す図である。
【００４８】
図４を参照して、本実施の形態に係る回転電機の冷却構造は、実施の形態１に係る回転電機の冷却構造の変形例であって、ロータ３１０の軸方向端面上に孔部３１６が設けられることを１つの特徴とする。なお、孔部３１６に対向する位置には噴射ノズル１１５が設けられており、噴射ノズル１１５から孔部３１６に向かって圧縮空気が噴出される。
【００４９】
図４に示すように、コンプレッサホイール１１１を収納するコンプレッサハウジング１１２内で圧縮された圧縮空気は、インタークーラ１１３で冷却され、吸気管１１０を介してエンジン１００に供給される。ここで、吸気管１１０に噴射ノズル１１５に達する分岐管が設けられる。分岐管には、噴射ノズル１１５へ向かう圧縮空気の流れを許容／遮断する切替バルブ１１４が設置されている。
【００５０】
噴射ノズル１１５から噴射された空気は、孔部３１６を介して内部空間３１７に供給される。内部空間３１７内の空気は、孔部３１５を介してロータ３１０の外部に放出される。このように、本実施の形態においては、ロータ３１０の内部空間３１７に空気の流通経路が構成されている。
【００５１】
噴射ノズル１１５から圧縮空気が噴射される際、該空気は断熱膨張するため、その温度は低下する。この冷却された空気がロータ３１０の内部空間３１７に供給されることで、ロータ３１０が冷却される。内部空間３１７を通過した空気の温度は、ロータ３１０の熱により若干上昇するが、該空気が孔部３１５を介してロータ３１０の外部に放出される際に、孔部３１５で絞られた流路が一気に開放されるため、該空気は再び断熱膨張する。この結果、ロータ３１０の冷却がさらに促進されるとともに、冷却された空気がロータ３１０の外部に放出される。ここで、孔部３１５の出口をステータコア３２１およびステータコイル３２２を含むステータ３２０（特にステータコイル３２２のコイルエンド）に向けることで、ステータ３２０（ステータコイル３２２）の冷却を促進することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態においては、図４に示すように、孔部３１６はロータ３１０の軸方向端面に設けられ、孔部３１５はロータ３１０の外周面に設けられている。
【００５３】
ロータ３１０の外周面上では、ロータ３１０の回転時の周方向速度が最も大きくなる。したがって、内部空間３１７の空気を放出する孔部３１５をロータ３１０の外周面に設けることで、孔部３１５の外側の圧力の低下が顕著になる。この結果、孔部３１５を介した空気の流出による断熱膨張を促進することができるので、ロータ３１０の冷却を効果的に行なうことができる。
【００５４】
噴射ノズル１１５からの圧縮空気の噴出は、切替バルブ１１４を開くことにより行なわれる。１つの制御方法として、電動過給機の動作時のロータ３１０の温度を監視し、ロータ温度が一定温度を超えると切替バルブ１１４を開いて圧縮空気を噴出することが考えられる。なお、ロータ３１０の温度は、誘起電圧から回転中のロータ３１０内の磁石３１２の温度を測定することにより検知される。また、他の制御方法として、ロータ３１０の回転数を監視し、ロータの回転数が一定値を超えると切替バルブ１１４を開いて圧縮空気を噴出することが考えられる。
【００５５】
なお、図４では、ロータ３１０の両端部において、孔部３１５と孔部３１６とがそれぞれ１つずつ図示されているが、孔部３１５，３１６は、実際には、図５（図４におけるＶ−Ｖ断面図）に示すように配置されている。すなわち、ロータ３１０の両端部において、孔部３１５と孔部３１６とがそれぞれ複数（２つ）形成されている。
【００５６】
図４に示すように、複数の孔部３１５，３１６は、それぞれロータ３１０の軸方向中心に関して対称な位置に形成される。また、図５に示すように、複数の孔部３１５，３１６は、ロータの周方向に等間隔に並ぶように形成される。このようにすることで、回転時のロータ３１０のバランスを十分に確保しながらロータ３１０の冷却を行なうことができる。
【００５７】
図６は、図５におけるＶI−ＶI断面図である。図６に示すように、孔部３１６は、噴射ノズル１１５からの空気の噴射により、ロータ３１０に一定の回転力（Ｆ）を与えることができるように、ロータ３１０の軸方向（矢印ＤＲ１方向）に対して一定の角度（θ）で交差するように形成されている。
【００５８】
本実施の形態に係る回転電機の冷却構造によれば、噴射ノズル１１５から孔部３１６を介してロータ３１０の内部空間３１７に空気が供給され、内部空間の空気が孔部３１５を介してロータ３１０の外部に放出される。この際、噴射ノズル１１５での断熱膨張作用と、内部空間３１７から空気が放出される部分での断熱膨張作用とにより、ロータ３１０の効果的な冷却が行なわれる。
【００５９】
また、コンプレッサホイール１１１により圧縮された圧縮空気を孔部３１６に向けて噴出することにより、圧縮空気を得るための装置を別途設けることなく、孔部３１６に向けて圧縮空気を噴出することができる。
【００６０】
上述した構成について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る回転電機の冷却構造は、内部空間３１７を有するロータ３１０と、圧縮空気を噴出する「圧縮空気供給部」としての噴射ノズル１１５とを備える。また、内部空間３１７とロータ３１０の外部とを連通させる「第１と第２の連通孔」としての孔部３１５，３１６がロータに形成され、孔部３１５は孔部３１６よりもロータの径方向外方に設けられる。そして、噴射ノズル１１５は孔部３１６に向かって圧縮空気を噴出する。
【００６１】
（実施の形態３）
図７は、実施の形態３に係る回転電機の冷却構造を示す図である。図７を参照して、本実施の形態に係る回転電機の冷却構造は、実施の形態２に係る回転電機の冷却構造の変形例であって、噴射ノズル１１５の上流側にエジェクタ１１５Ａが設けられることを特徴とする。エジェクタ１１５Ａは、過給機の内部に飛散するオイルやオイルミストを吸込み、コンプレッサハウジング１１２から供給された圧縮空気と混合させる。そして、オイルミストが混合された空気が噴射ノズル１１５から孔部１１６に向けて噴出される。すなわち、本実施の形態に係る冷却構造において、「圧縮空気供給部」は、オイルと空気とを混合させるエジェクタ１１５Ａを含み、オイルミストを含む圧縮空気が孔部３１６に向けて噴出される。
【００６２】
本実施の形態に係る回転電機の冷却構造によれば、簡単な構成でオイルミストを含む空気を孔部３１６に向けて噴出することができる。孔部３１６に向けて噴射される空気がオイルミストを含むことにより、ロータ３１０およびステータコイル３２２のコイルエンドの冷却効果を高めることができる。
【００６３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１〜３に係る回転電機の冷却構造が適用される回転電機をターボチャージャ付きエンジンに組付けたシステムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る回転電機の冷却構造が適用されるロータの断面図である。
【図３】図２におけるIII−III断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る回転電機の冷却構造を示す図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図５におけるＶI−ＶI断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る回転電機の冷却構造を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００ エンジン、１１０ 吸気管、１１１ コンプレッサホイール、１１２ コンプレッサハウジング、１１３ インタークーラ、１１４ 切替バルブ、１１５ 噴射ノズル、１１５Ａ エジェクタ、１２０ 排気管、１２１ タービンホイール、１３０ ウエイストゲートバルブ、２００ ターボチャージャ、２１０ タービンシャフト、３００ 磁石型電動機、３１０ ロータ、３１１ 管状部材、３１２ 磁石、３１３ エンドプレート、３１４ スリーブ、３１５，３１６ 孔部、３１７ 内部空間、３２０ ステータ、３２１ ステータコア、３２２ ステータコイル、４００ インバータ、５００ ＥＣＵ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の冷却構造および電動過給機に関し、特に、内部空間を有するロータを含む回転電機の冷却構造および該構造を含む電動過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機を有する電動過給機が従来から知られている。
たとえば、特表２００１−５２７６１３号公報（特許文献１）においては、中空シャフト内に空気を供給する空気ポンプを含み、シャフトが回転していないときでも該シャフトに空気を供給して冷却を行なう構造が開示されている。
【０００３】
特開平７−２１１９６１号公報（特許文献２）においては、シャフト内部に冷却用オイル通路が設けられ、該通路内を流れるオイルによってシャフトおよびロータを冷却するレーザ用ターボブロアが開示されている。
【０００４】
特開２００３−２３５２１０号公報（特許文献３）においては、回転軸に設けた内部空間に連通させて冷媒入口と冷媒出口とを互いに対向させて回転中心軸上に形成し、冷媒入口から冷媒を供給し、冷媒出口から冷媒を排出する回転体の冷却構造が開示されている。
【０００５】
特開平５−２５６１５５号公報（特許文献４）においては、回転電機の電動駆動時にステータの温度上昇を検知し、所定温度を超過した場合は空気圧縮機によって圧縮した空気にオイルを混ぜ、ジェット孔からロータなどに吹き付けて温度上昇を防止するようにした回転電機の保護装置が開示されている。
【０００６】
また、特開２００３−１１７７６８号公報（特許文献５）においては、圧縮空気供給手段と、オイルミスト形成手段と、オイルミストを含んだ圧縮空気を所定の噴出位置まで導く配管手段と、配管手段の先端に設けられたノズル手段とを備えたオイルミスト供給装置が開示されている。
【特許文献１】特表２００１−５２７６１３号公報
【特許文献２】特開平７−２１１９６１号公報
【特許文献３】特開２００３−２３５２１０号公報
【特許文献４】特開平５−２５６１５５号公報
【特許文献５】特開２００３−１１７７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
回転電機の使用環境や運転条件により、回転電機のロータの温度が上昇する場合がある。回転電機のロータの温度が過度に上昇すると、たとえばロータ内に永久磁石が設けられている場合、磁石が減磁して電動過給機の性能が確保できなくなる場合がある。したがって、回転電機を効果的に冷却することは重要である。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の構造では、流通する空気とシャフトとの間で熱交換が行なわれるだけであり、必ずしも十分な冷却を行なうことができない場合がある。同様に、特許文献２〜４に記載の構造によっても、必ずしも十分な冷却を行なうことができない場合がある。また、特許文献５に記載の構造は、回転電機の冷却を行なうためのものではない。
【０００９】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ロータを効果的に冷却することが可能な回転電機の冷却構造および該構造を含む電動過給機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る回転電機の冷却構造は、１つの局面では、内部空間を有するロータを備える。内部空間とロータの外部とを連通させる連通孔がロータに形成される。ロータの回転数が相対的に高い状態では、連通孔から内部空間内の空気がロータの外部に放出され、ロータの回転数が相対的に低い状態では、連通孔を介して内部空間にロータ外部の空気が供給される。
【００１１】
上記構成によれば、ロータの回転数が上昇した場合に内部空間の空気が連通孔を介してロータ外部に放出される。この際、断熱膨張作用が働き、ロータの内部空間の温度が低下する。以上の結果として、ロータの効果的な冷却が行なわれる。
【００１２】
なお、「ロータの回転数が相対的に低い状態」とは、ロータが回転していない状態を含む。
【００１３】
上記回転電機の冷却構造において、好ましくは、連通孔はロータの外周面に設けられる。
【００１４】
ロータの外周面上では、ロータ回転時の周方向速度が最も大きくなる。したがって、連通孔をロータの外周面に設けることで、連通孔外側の圧力の低下が顕著になる。この結果、連通孔を介した空気の流出による断熱膨張を促進することができるので、ロータの冷却を効果的に行なうことができる。
【００１５】
上記回転電機の冷却構造において、好ましくは、連通孔は複数形成される。ここで、１つの局面では、複数の連通孔はロータの軸方向中心に関して対称な位置に形成され、他の局面では、複数の連通孔はロータの周方向に等間隔に並ぶように形成される。
【００１６】
これにより、回転時のロータのバランスを十分に確保しながらロータの冷却を行なうことができる。
【００１７】
本発明に係る回転電機の冷却構造は、他の局面では、内部空間を有するロータと、圧縮空気を噴出する圧縮空気供給部とを備え、内部空間とロータの外部とを連通させる第１と第２の連通孔がロータに形成され、第１の連通孔は第２の連通孔よりもロータの径方向外方に設けられ、圧縮空気供給部は第２の連通孔に向かって圧縮空気を噴出する。
【００１８】
上記構成によれば、第２の連通孔からロータの内部空間に空気が供給され、内部空間の空気が第１の連通孔を介してロータ外部に放出される。この際、圧縮空気供給部での断熱膨張作用と、内部空間から空気が放出される部分での断熱膨張作用とにより、ロータの効果的な冷却が行なわれる。
【００１９】
上記回転電機の冷却構造において、好ましくは、第２の連通孔はロータの軸方向端面に設けられ、第１の連通孔はロータの外周面に設けられる。
【００２０】
ロータの外周面上では、ロータ回転時の周方向速度が最も大きくなる。したがって、内部空間の空気を放出する第１の連通孔をロータの外周面に設けることで、第１の連通孔外側の圧力の低下が顕著になる。この結果、第１の連通孔を介した空気の流出による断熱膨張を促進することができるので、ロータの冷却を効果的に行なうことができる。
【００２１】
上記回転電機の冷却構造において、好ましくは、第１と第２の連通孔はそれぞれ複数形成される。１つの局面では、複数の第１と第２の連通孔は、それぞれロータの軸方向中心に関して対称な位置に形成され、他の局面では、複数の第１と第２の連通孔は、それぞれロータの周方向に等間隔に並ぶように形成される。
【００２２】
これにより、回転時のロータのバランスを十分に確保しながらロータの冷却を行なうことができる。
【００２３】
上記回転電機の冷却構造において、好ましくは、圧縮空気供給部はオイルと空気とを混合させるエジェクタを含み、オイルミストを含む圧縮空気が第２の連通孔に向けて噴出される。
【００２４】
上記構成によれば、簡単な構成でオイルミストを含む空気を生成し、オイルミストにより冷却効果を高めることができる。
【００２５】
上記回転電機の冷却構造は、好ましくは、コイルエンドを有するステータをさらに備え、コイルエンドに向けて第１の連通孔から空気が放出される。
【００２６】
これにより、ステータのコイルエンドの冷却を行なうことができる。
本発明に係る電動過給機は、吸気側のホイールであるコンプレッサホイールと、排気側のホイールであるタービンホイールと、コンプレッサホイールおよびタービンホイールに接続された回転軸と、回転軸に固設されたロータを含む回転電機とを備え、上述した回転電機の冷却構造が上記回転電機に適用されている。
【００２７】
上記構成によれば、回転電機が効率的に冷却された電動過給機が提供される。
上記電動過給機において、好ましくは、コンプレッサホイールにより圧縮された圧縮空気が第２の連通孔に向けて噴出される。
【００２８】
これにより、圧縮空気を得るための装置を別途設けることなく、第２の連通孔に向けて圧縮空気が噴出される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、回転電機の効果的な冷却を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００３１】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態１〜３に係る回転電機の冷却構造が適用される回転電機をターボチャージャ（電動過給機）付きエンジンに組付けたシステムの概略構成を示す図である。該システムは、図１に示すように、吸気管１１０および排気管１２０を含むエンジン１００と、吸気管１１０内および排気管１２０内にホイールを含むターボチャージャ２００と、ターボチャージャ２００と同軸上に配置された磁石型電動機３００と、インバータ４００と、システム全体を制御するＥＣＵ５００とを含んで構成される。磁石型電動機３００は、回転軸の外周部に磁石を配置したロータを有する電動機である。
【００３３】
図１に示されるシステムでは、エンジン１００から排出される排気エネルギーにより、排気管１２０側のホイールであるタービンホイール１２１を回転させ、この動力によって
、吸気管１１０側のホイールであるコンプレッサホイール１１１を回転させる。このようにすることで、エンジン１００に圧縮空気を供給して、充填効率を高めることができる。上記システムでは、さらに、排気のエネルギーが十分でない場合等に、磁石型電動機３００により、タービンホイール１２１とコンプレッサホイール１１１とを連結するタービンシャフトを強制的に回転させる。磁石型電動機３００への電力は、インバータ４００から供給される。ＥＣＵ５００は、インバータ４００の動作を制御する。
【００３４】
排気管１２０には、タービンホイール１２１を避けて迂回するバイパスが設けられている。バイパスの入口近傍には、ウエイストゲートバルブ１３０が配置されている。過給の必要がない場合等においては、ウエイストゲートバルブ１３０が開弁される。
【００３５】
以上述べたように、実施の形態１〜３に係る電動過給機は、吸気側のホイールであるコンプレッサホイール１１１と、排気側のホイールであるタービンホイール１２１と、コンプレッサホイール１１１およびタービンホイール１２１に接続された「回転軸」としてのタービンシャフトと、タービンシャフトに固設されたロータを含む「回転電機」としての磁石型電動機３００とを備える。
【００３６】
（実施の形態１）
図２は、実施の形態１に係る回転電機の冷却構造が適用されるロータの断面図である。また、図３は、図２におけるIII−III断面図である。
【００３７】
図２，図３を参照して、本実施の形態に係る冷却構造が適用されるロータ３１０は、磁石型電動機３００（図１参照）に含まれるロータであって、管状部材３１１と、磁石３１２と、エンドプレート３１３と、スリーブ３１４と、孔部３１５と、内部空間３１７とを含んで構成される。
【００３８】
ロータ３１０は、タービンシャフト２１０に固設される。管状部材３１１は、たとえばチタンなどの非磁性材料で構成される。磁石３１２は、管状部材３１１の内周側に設けられる。「嵌入部材」としてのエンドプレート３１３は、たとえばチタンなどの非磁性材料で構成され、磁石とともに管状部材３１１内に嵌入される。スリーブ３１４は、たとえばチタンなどの非磁性材料で構成され、管状部材３１１の軸方向の両側に設けられる。スリーブ３１４と管状部材３１１およびエンドプレート３１３との間には、内部空間３１７が形成される。また、スリーブ３１４と管状部材３１１との間には、孔部３１５が形成される。孔部３１５が形成されることにより、内部空間３１７とロータ３１０の外部とが連通する。なお、孔部３１５は、ロータ３１０の外周面に設けられている。
【００３９】
上述した電動過給機の動作時に、ロータ３１０の温度は上昇する。ロータ３１０の温度上昇の要因としては、たとえば、高温下に曝されるタービンホイール１２１の熱がタービンシャフト２１０を介してロータ３１０に伝達することなどが挙げられる。ここで、ロータ３１０の温度がロータ３１０内に設けられた磁石３１２の熱減磁限界温度にまで上昇した場合には、磁石３１２が減磁し、電動過給機の性能が確保できなくなることが懸念される。また、ロータ３１０の温度が磁石３１２の減磁温度以下であっても、磁石３１２の磁力はその材料特有の温度係数で支配されているため、温度変化とともに磁力が変化し、回転電機の出力が低下することが懸念される。したがって、電動過給機の動作時にロータ３１０を効果的に冷却することは重要である。
【００４０】
電動過給機の動作時において、ロータ３１０は、タービンシャフト２１０とともに高速回転（たとえば２０万ｒｐｍ程度）する。このように、ロータ３１０が高速回転することにより、孔部３１５の出口付近の流速が大きくなり、その部分の圧力が大幅に低下する（ベルヌーイの定理）。これにより、内部空間３１７に閉じ込められた空気に断熱膨張作用が働く。この結果、ロータ３１０の内部の温度が低下する。なお、ロータ３１０が停止している、または、低回転の時は、ロータ３１０の外部から孔部３１５を介して内部空間３１７に空気が流入する。このように、本実施の形態においては、連通孔３１５が設けられることにより、ロータ３１０の高速回転時に、断熱膨張作用を利用してロータ３１０の冷却を行なうことができる。なお、上述の断熱膨張作用をより効果的に生じさせるために、タービンシャフト２１０、エンドプレート３１３およびスリーブ３１４の嵌合は、空気の漏れが発生しないように行なわれる。
【００４１】
ところで、ロータ３１０の外周面上では、ロータ回転時の周方向速度が最も大きくなる。したがって、孔部３１５をロータ３１０の外周面に設けることで、孔部３１５の外側の圧力の低下が顕著になる。この結果、孔部３１５を介した空気の流出による断熱膨張を促進することができるので、ロータ３１０の冷却を効果的に行なうことができる。
【００４２】
図２，図３の例では、孔部３１５は複数形成されている。図２に示すように、複数の孔部３１５は、ロータ３１０の軸方向中心に関して対称な位置に形成されている。また、図３に示すように、複数の孔部３１５は、ロータ３１０の周方向に等間隔に並ぶように形成されている。このようにすることで、回転時のロータ３１０のバランスを十分に確保しながらロータ３１０の冷却を行なうことができる。
【００４３】
本実施の形態に係る回転電機の冷却構造によれば、ロータ３１０の回転数が上昇した場合に内部空間３１７の空気が孔部３１５を介してロータ３１０の外部に放出される。内部空間３１７内の空気がロータ３１０の外部に放出される際、断熱膨張が生じる。これにより、内部空間３１７の温度が低下する。以上の結果として、ロータ３１０の効果的な冷却が行なわれる。
【００４４】
また、本実施の形態に係る回転電機の冷却構造においては、ロータ回転時の周方向速度が最も大きくなるロータ３１０の外周面に孔部３１５を設けることで、孔部３１５の外側の圧力の低下が顕著になる。この結果、孔部３１５を介した空気の流出による断熱膨張を促進することができる。
【００４５】
本実施の形態に係る回転電機の冷却構造において、複数の孔部３１５をロータ３１０の軸方向中心に関して対称な位置に形成するとともに、複数の孔部３１５をロータ３１０の周方向に等間隔に並ぶように形成することで、回転時のロータ３１０のバランスを十分に確保しながらロータ３１０の冷却を行なうことができる。
【００４６】
上述した構成について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る回転電機の冷却構造は、内部空間３１７を有するロータ３１０を備える。また、内部空間３１７とロータ３１０の外部とを連通させる「連通孔」としての孔部３１５がロータ３１０に形成されている。ここで、ロータ３１０の回転数が相対的に高い状態では、孔部３１５から内部空間３１７内の空気がロータ３１０の外部に放出され、ロータ３１０の回転数が相対的に低い状態では、孔部３１５を介して内部空間３１７にロータ３１０の外部の空気が供給される。
【００４７】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係る回転電機の冷却構造を示す図である。
【００４８】
図４を参照して、本実施の形態に係る回転電機の冷却構造は、実施の形態１に係る回転電機の冷却構造の変形例であって、ロータ３１０の軸方向端面上に孔部３１６が設けられることを１つの特徴とする。なお、孔部３１６に対向する位置には噴射ノズル１１５が設けられており、噴射ノズル１１５から孔部３１６に向かって圧縮空気が噴出される。
【００４９】
図４に示すように、コンプレッサホイール１１１を収納するコンプレッサハウジング１１２内で圧縮された圧縮空気は、インタークーラ１１３で冷却され、吸気管１１０を介してエンジン１００に供給される。ここで、吸気管１１０に噴射ノズル１１５に達する分岐管が設けられる。分岐管には、噴射ノズル１１５へ向かう圧縮空気の流れを許容／遮断する切替バルブ１１４が設置されている。
【００５０】
噴射ノズル１１５から噴射された空気は、孔部３１６を介して内部空間３１７に供給される。内部空間３１７内の空気は、孔部３１５を介してロータ３１０の外部に放出される。このように、本実施の形態においては、ロータ３１０の内部空間３１７に空気の流通経路が構成されている。
【００５１】
噴射ノズル１１５から圧縮空気が噴射される際、該空気は断熱膨張するため、その温度は低下する。この冷却された空気がロータ３１０の内部空間３１７に供給されることで、ロータ３１０が冷却される。内部空間３１７を通過した空気の温度は、ロータ３１０の熱により若干上昇するが、該空気が孔部３１５を介してロータ３１０の外部に放出される際に、孔部３１５で絞られた流路が一気に開放されるため、該空気は再び断熱膨張する。この結果、ロータ３１０の冷却がさらに促進されるとともに、冷却された空気がロータ３１０の外部に放出される。ここで、孔部３１５の出口をステータコア３２１およびステータコイル３２２を含むステータ３２０（特にステータコイル３２２のコイルエンド）に向けることで、ステータ３２０（ステータコイル３２２）の冷却を促進することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態においては、図４に示すように、孔部３１６はロータ３１０の軸方向端面に設けられ、孔部３１５はロータ３１０の外周面に設けられている。
【００５３】
ロータ３１０の外周面上では、ロータ３１０の回転時の周方向速度が最も大きくなる。したがって、内部空間３１７の空気を放出する孔部３１５をロータ３１０の外周面に設けることで、孔部３１５の外側の圧力の低下が顕著になる。この結果、孔部３１５を介した空気の流出による断熱膨張を促進することができるので、ロータ３１０の冷却を効果的に行なうことができる。
【００５４】
噴射ノズル１１５からの圧縮空気の噴出は、切替バルブ１１４を開くことにより行なわれる。１つの制御方法として、電動過給機の動作時のロータ３１０の温度を監視し、ロータ温度が一定温度を超えると切替バルブ１１４を開いて圧縮空気を噴出することが考えられる。なお、ロータ３１０の温度は、誘起電圧から回転中のロータ３１０内の磁石３１２の温度を測定することにより検知される。また、他の制御方法として、ロータ３１０の回転数を監視し、ロータの回転数が一定値を超えると切替バルブ１１４を開いて圧縮空気を噴出することが考えられる。
【００５５】
なお、図４では、ロータ３１０の両端部において、孔部３１５と孔部３１６とがそれぞれ１つずつ図示されているが、孔部３１５，３１６は、実際には、図５（図４におけるＶ−Ｖ断面図）に示すように配置されている。すなわち、ロータ３１０の両端部において、孔部３１５と孔部３１６とがそれぞれ複数（２つ）形成されている。
【００５６】
図４に示すように、複数の孔部３１５，３１６は、それぞれロータ３１０の軸方向中心に関して対称な位置に形成される。また、図５に示すように、複数の孔部３１５，３１６は、ロータの周方向に等間隔に並ぶように形成される。このようにすることで、回転時のロータ３１０のバランスを十分に確保しながらロータ３１０の冷却を行なうことができる。
【００５７】
図６は、図５におけるＶI−ＶI断面図である。図６に示すように、孔部３１６は、噴射ノズル１１５からの空気の噴射により、ロータ３１０に一定の回転力（Ｆ）を与えることができるように、ロータ３１０の軸方向（矢印ＤＲ１方向）に対して一定の角度（θ）で交差するように形成されている。
【００５８】
本実施の形態に係る回転電機の冷却構造によれば、噴射ノズル１１５から孔部３１６を介してロータ３１０の内部空間３１７に空気が供給され、内部空間の空気が孔部３１５を介してロータ３１０の外部に放出される。この際、噴射ノズル１１５での断熱膨張作用と、内部空間３１７から空気が放出される部分での断熱膨張作用とにより、ロータ３１０の効果的な冷却が行なわれる。
【００５９】
また、コンプレッサホイール１１１により圧縮された圧縮空気を孔部３１６に向けて噴出することにより、圧縮空気を得るための装置を別途設けることなく、孔部３１６に向けて圧縮空気を噴出することができる。
【００６０】
上述した構成について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る回転電機の冷却構造は、内部空間３１７を有するロータ３１０と、圧縮空気を噴出する「圧縮空気供給部」としての噴射ノズル１１５とを備える。また、内部空間３１７とロータ３１０の外部とを連通させる「第１と第２の連通孔」としての孔部３１５，３１６がロータに形成され、孔部３１５は孔部３１６よりもロータの径方向外方に設けられる。そして、噴射ノズル１１５は孔部３１６に向かって圧縮空気を噴出する。
【００６１】
（実施の形態３）
図７は、実施の形態３に係る回転電機の冷却構造を示す図である。図７を参照して、本実施の形態に係る回転電機の冷却構造は、実施の形態２に係る回転電機の冷却構造の変形例であって、噴射ノズル１１５の上流側にエジェクタ１１５Ａが設けられることを特徴とする。エジェクタ１１５Ａは、過給機の内部に飛散するオイルやオイルミストを吸込み、コンプレッサハウジング１１２から供給された圧縮空気と混合させる。そして、オイルミストが混合された空気が噴射ノズル１１５から孔部１１６に向けて噴出される。すなわち、本実施の形態に係る冷却構造において、「圧縮空気供給部」は、オイルと空気とを混合させるエジェクタ１１５Ａを含み、オイルミストを含む圧縮空気が孔部３１６に向けて噴出される。
【００６２】
本実施の形態に係る回転電機の冷却構造によれば、簡単な構成でオイルミストを含む空気を孔部３１６に向けて噴出することができる。孔部３１６に向けて噴射される空気がオイルミストを含むことにより、ロータ３１０およびステータコイル３２２のコイルエンドの冷却効果を高めることができる。
【００６３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１〜３に係る回転電機の冷却構造が適用される回転電機をターボチャージャ付きエンジンに組付けたシステムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る回転電機の冷却構造が適用されるロータの断面図である。
【図３】図２におけるIII−III断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る回転電機の冷却構造を示す図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図５におけるＶI−ＶI断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る回転電機の冷却構造を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００ エンジン、１１０ 吸気管、１１１ コンプレッサホイール、１１２ コンプレッサハウジング、１１３ インタークーラ、１１４ 切替バルブ、１１５ 噴射ノズル、１１５Ａ エジェクタ、１２０ 排気管、１２１ タービンホイール、１３０ ウエイストゲートバルブ、２００ ターボチャージャ、２１０ タービンシャフト、３００ 磁石型電動機、３１０ ロータ、３１１ 管状部材、３１２ 磁石、３１３ エンドプレート、３１４ スリーブ、３１５，３１６ 孔部、３１７ 内部空間、３２０ ステータ、３２１ ステータコア、３２２ ステータコイル、４００ インバータ、５００ ＥＣＵ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有するロータを備え、
前記内部空間と前記ロータの外部とを連通させる連通孔が前記ロータに形成され、
前記ロータの回転数が相対的に高い状態では、前記連通孔から前記内部空間内の空気が前記ロータの外部に放出され、前記ロータの回転数が相対的に低い状態では、前記連通孔を介して前記内部空間に前記ロータ外部の空気が供給される、回転電機の冷却構造。
【請求項２】
前記連通孔は前記ロータの外周面に設けられる、請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項３】
前記連通孔は複数形成され、
複数の前記連通孔は前記ロータの軸方向中心に関して対称な位置に形成される、請求項１または請求項２に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項４】
前記連通孔は複数形成され、
複数の前記連通孔は前記ロータの周方向に等間隔に並ぶように形成される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機の冷却構造。
【請求項５】
内部空間を有するロータと、
圧縮空気を噴出する圧縮空気供給部とを備え、
前記内部空間と前記ロータの外部とを連通させる第１と第２の連通孔が前記ロータに形成され、
前記第１の連通孔は前記第２の連通孔よりも前記ロータの径方向外方に設けられ、
前記圧縮空気供給部は前記第２の連通孔に向かって圧縮空気を噴出する、回転電機の冷却構造。
【請求項６】
前記第２の連通孔は前記ロータの軸方向端面に設けられ、前記第１の連通孔は前記ロータの外周面に設けられる、請求項５に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項７】
前記第１と第２の連通孔はそれぞれ複数形成され、
複数の前記第１と第２の連通孔は、それぞれ前記ロータの軸方向中心に関して対称な位置に形成される、請求項５または請求項６に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項８】
前記第１と第２の連通孔はそれぞれ複数形成され、
複数の前記第１と第２の連通孔は、それぞれ前記ロータの周方向に等間隔に並ぶように形成される、請求項５から請求項７のいずれかに記載の回転電機の冷却構造。
【請求項９】
前記圧縮空気供給部はオイルと空気とを混合させるエジェクタを含み、
オイルミストを含む圧縮空気が前記第２の連通孔に向けて噴出される、請求項５から請求項８のいずれかに記載の回転電機の冷却構造。
【請求項１０】
コイルエンドを有するステータをさらに備え、
前記コイルエンドに向けて前記第１の連通孔から空気が放出される、請求項１から請求項９のいずれかに記載の回転電機の冷却構造。
【請求項１１】
吸気側のホイールであるコンプレッサホイールと、
排気側のホイールであるタービンホイールと、
前記コンプレッサホイールおよび前記タービンホイールに接続された回転軸と、
前記回転軸に固設されたロータを含む回転電機とを備え、
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の回転電機の冷却構造が前記回転電機に適用された、電動過給機。
【請求項１２】
前記コンプレッサホイールにより圧縮された圧縮空気が前記第２の連通孔に向けて噴出される、請求項１１に記載の電動過給機。
【請求項１】
内部空間を有するロータを備え、
前記内部空間と前記ロータの外部とを連通させる連通孔が前記ロータに形成され、
前記ロータの回転数が相対的に高い状態では、前記連通孔から前記内部空間内の空気が前記ロータの外部に放出され、前記ロータの回転数が相対的に低い状態では、前記連通孔を介して前記内部空間に前記ロータ外部の空気が供給される、回転電機の冷却構造。
【請求項２】
前記連通孔は前記ロータの外周面に設けられる、請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項３】
前記連通孔は複数形成され、
複数の前記連通孔は前記ロータの軸方向中心に関して対称な位置に形成される、請求項１または請求項２に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項４】
前記連通孔は複数形成され、
複数の前記連通孔は前記ロータの周方向に等間隔に並ぶように形成される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機の冷却構造。
【請求項５】
内部空間を有するロータと、
圧縮空気を噴出する圧縮空気供給部とを備え、
前記内部空間と前記ロータの外部とを連通させる第１と第２の連通孔が前記ロータに形成され、
前記第１の連通孔は前記第２の連通孔よりも前記ロータの径方向外方に設けられ、
前記圧縮空気供給部は前記第２の連通孔に向かって圧縮空気を噴出する、回転電機の冷却構造。
【請求項６】
前記第２の連通孔は前記ロータの軸方向端面に設けられ、前記第１の連通孔は前記ロータの外周面に設けられる、請求項５に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項７】
前記第１と第２の連通孔はそれぞれ複数形成され、
複数の前記第１と第２の連通孔は、それぞれ前記ロータの軸方向中心に関して対称な位置に形成される、請求項５または請求項６に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項８】
前記第１と第２の連通孔はそれぞれ複数形成され、
複数の前記第１と第２の連通孔は、それぞれ前記ロータの周方向に等間隔に並ぶように形成される、請求項５から請求項７のいずれかに記載の回転電機の冷却構造。
【請求項９】
前記圧縮空気供給部はオイルと空気とを混合させるエジェクタを含み、
オイルミストを含む圧縮空気が前記第２の連通孔に向けて噴出される、請求項５から請求項８のいずれかに記載の回転電機の冷却構造。
【請求項１０】
コイルエンドを有するステータをさらに備え、
前記コイルエンドに向けて前記第１の連通孔から空気が放出される、請求項１から請求項９のいずれかに記載の回転電機の冷却構造。
【請求項１１】
吸気側のホイールであるコンプレッサホイールと、
排気側のホイールであるタービンホイールと、
前記コンプレッサホイールおよび前記タービンホイールに接続された回転軸と、
前記回転軸に固設されたロータを含む回転電機とを備え、
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の回転電機の冷却構造が前記回転電機に適用された、電動過給機。
【請求項１２】
前記コンプレッサホイールにより圧縮された圧縮空気が前記第２の連通孔に向けて噴出される、請求項１１に記載の電動過給機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２９１６６（Ｐ２００８−２９１６６Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０１８３７（Ｐ２００６−２０１８３７）
【出願日】平成１８年７月２５日（２００６．７．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２５日（２００６．７．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]